package com.atguigu.stack;
/*
中缀表达式的计算（目前只实现 + - * / ）
表达式中只含 数num（多位）、运算符op，计算思路：准备stack1（数值）,stack2（运算符）
依次遍历表达式：
（1）遇到 num 放stack1
（2）遇到 op，栈顶top有元素？
    1.有，比较op和top的优先级（ - = + < * = /）
      1.1 op <= top, 依次弹出stack1栈顶 num1,num2, 计算 num2 top num1 (注意是 num2!!)
          将结果result压入stack1，此时 op可入stack2
          （ 为什么不继续比较 op 和 top? 我可以很负责的告诉你此时 op 一定 > top,自己想想！）
      1.2 op > top, op入stack2
    2.没有，直接入stack2
遍历结束后：（此时两个stack中还有元素）
while（stack1.len > 1）{
 op = stack2.top
 num1, num2 = stack1.top1,2
 num2 op num1 -> rs -> stack1
}
最终只有stack1有一个元素，即最终结果

 */
public class Calculator {

  public static void main(String[] args) {
    // 根据前面老师思路，完成表达式的运算
    String expression = "7*2*2-5+1-5+3-14"; //
    // 创建两个栈，数栈，一个符号栈
    ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
    ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);
    // 定义需要的相关变量
    int index = 0; // 用于扫描
    int num1 = 0;
    int num2 = 0;
    int oper = 0;
    int res = 0;
    char ch = ' '; // 将每次扫描得到char保存到ch
    String keepNum = ""; // 用于拼接 多位数
    // 开始while循环的扫描expression
    while (true) {
      // 依次得到expression 的每一个字符
      ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
      // 判断ch是什么，然后做相应的处理
      if (operStack.isOper(ch)) { // 如果是运算符
        // 判断当前的符号栈是否为空
        if (!operStack.isEmpty()) {
          // 如果符号栈有操作符，就进行比较,如果当前的操作符的优先级小于或者等于栈中的操作符,就需要从数栈中pop出两个数,
          // 在从符号栈中pop出一个符号，进行运算，将得到结果，入数栈，然后将当前的操作符入符号栈
          if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = numStack.cal(num1, num2, oper);
            // 把运算的结果如数栈
            numStack.push(res);
            // 然后将当前的操作符入符号栈
            operStack.push(ch);
          } else {
            // 如果当前的操作符的优先级大于栈中的操作符， 就直接入符号栈.
            operStack.push(ch);
          }
        } else {
          // 如果为空直接入符号栈..
          operStack.push(ch); // 1 + 3
        }
      } else { // 如果是数，则直接入数栈，本来没这么多代码，需要处理一下多位数的情况

        // numStack.push(ch - 48); //? "1+3" '1' => 1
        // 分析思路
        // 1. 当处理多位数时，不能发现是一个数就立即入栈，因为他可能是多位数
        // 2. 在处理数，需要向expression的表达式的index 后再看一位,如果是数就进行扫描，如果是符号才入栈
        // 3. 因此我们需要定义一个变量 字符串，用于拼接

        // 处理多位数
        keepNum += ch;

        // 如果ch已经是expression的最后一位，就直接入栈
        if (index == expression.length() - 1) {
          numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
        } else {

          // 最长匹配
          // 判断下一个字符是不是数字，如果是数字，就继续扫描，如果是运算符，则入栈
          // 注意是看后一位，不是index++
          if (operStack.isOper(expression.substring(index + 1, index + 2).charAt(0))) {
            // 如果后一位是运算符，则入栈 keepNum = "1" 或者 "123"
            numStack.push(Integer.parseInt(keepNum));
            // 重要的!!!!!!, keepNum清空
            keepNum = "";
          }
        }
      }
      // 让index + 1, 并判断是否扫描到expression最后.
      index++;
      if (index >= expression.length()) {
        break;
      }
    }

    // 当表达式扫描完毕，就顺序的从 数栈和符号栈中pop出相应的数和符号，并运行.
    while (true) {
      // 如果符号栈为空，则计算到最后的结果, 数栈中只有一个数字【结果】
      if (operStack.isEmpty()) {
        break;
      }
      num1 = numStack.pop();
      num2 = numStack.pop();
      oper = operStack.pop();
      res = numStack.cal(num1, num2, oper);
      numStack.push(res); // 入栈
    }
    // 将数栈的最后数，pop出，就是结果
    int res2 = numStack.pop();
    System.out.printf("表达式 %s = %d", expression, res2);
  }
}

// 先创建一个栈,直接使用前面创建好
// 定义一个 ArrayStack2 表示栈, 需要扩展功能
class ArrayStack2 {
  private int maxSize; // 栈的大小
  private int[] stack; // 数组，数组模拟栈，数据就放在该数组
  private int top = -1; // top表示栈顶，初始化为-1

  // 构造器
  public ArrayStack2(int maxSize) {
    this.maxSize = maxSize;
    stack = new int[this.maxSize];
  }

  // 增加一个方法，可以返回当前栈顶的值, 但是不是真正的pop
  public int peek() {
    return stack[top];
  }

  // 栈满
  public boolean isFull() {
    return top == maxSize - 1;
  }
  // 栈空
  public boolean isEmpty() {
    return top == -1;
  }
  // 入栈-push
  public void push(int value) {
    // 先判断栈是否满
    if (isFull()) {
      System.out.println("栈满");
      return;
    }
    top++;
    stack[top] = value;
  }
  // 出栈-pop, 将栈顶的数据返回
  public int pop() {
    // 先判断栈是否空
    if (isEmpty()) {
      // 抛出异常
      throw new RuntimeException("栈空，没有数据~");
    }
    int value = stack[top];
    top--;
    return value;
  }
  // 显示栈的情况[遍历栈]， 遍历时，需要从栈顶开始显示数据
  public void list() {
    if (isEmpty()) {
      System.out.println("栈空，没有数据~~");
      return;
    }
    // 需要从栈顶开始显示数据
    for (int i = top; i >= 0; i--) {
      System.out.printf("stack[%d]=%d\n", i, stack[i]);
    }
  }
  // 返回运算符的优先级，优先级是程序员来确定, 优先级使用数字表示
  // 数字越大，则优先级就越高.
  public int priority(int oper) {
    if (oper == '*' || oper == '/') {
      return 1;
    } else if (oper == '+' || oper == '-') {
      return 0;
    } else {
      return -1; // 假定目前的表达式只有 +, - , * , /
    }
  }
  // 判断是不是一个运算符
  public boolean isOper(char val) {
    return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
  }
  // 计算方法
  public int cal(int num1, int num2, int oper) {
    int res = 0; // res 用于存放计算的结果
    switch (oper) {
      case '+':
        res = num1 + num2;
        break;
      case '-':
        res = num2 - num1; // 注意顺序
        break;
      case '*':
        res = num1 * num2;
        break;
      case '/':
        res = num2 / num1;
        break;
      default:
        break;
    }
    return res;
  }
}
